Analyse des Ladens und Entladens einer Power Bank mit Quick Charge 3.0

 

Das Schnellladen Quick Charge ist eine Technologie, die von der Firma Qualcomm entwickelt wurde, um die Einschränkungen des USB-Kabels zu überwinden und jedes mobile Gerät schneller aufzuladen.

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Das Problem liegt darin, wie wir mehr Strom an das Gerät übertragen können. Die Antwort mag einfach erscheinen: Erhöhen Sie den dem Gerät zugeführten Strom. Allerdings tragen USB – Kabel eine begrenzte Menge an Strom vor dem Brennen, so dass unsere Ladekapazität durch diesen Strom begrenzt wird.

Um dieses Problem zu lösen, erhöht Quick Charge die USB-Spannung von den herkömmlichen 5 V des USB-Anschlusses auf sogar 12 V. Auf diese Weise ist es möglich, mit demselben USB-Strom mehr Strom zu übertragen . (Wir erinnern uns: Leistung = Spannung x Strom).

Ziel dieser Analyse ist es, die Vor- und Nachteile dieser Technologie während des Ladevorgangs der Power Bank mit der Schnellladung QC3.0 und der Standardladung 5 V zu untersuchen .

 

Um diese Tests durchzuführen, hat uns der Hersteller RAVPower seine 20.100- mAh- Powerbank zur Verfügung gestelltund die erforderlichen Geräte bereitgestellt , um die der Powerbank während des gesamten Ladevorgangs zugeführte Leistung zu analysieren und zu messen.

RAVPower Power Bank Ladeprozessausrüstung
Ausrüstung zur Analyse des Ladevorgangs der RAVPower Power Bank

Das RAVPower 20100 mAh-Modell ist eine Power Bank mit der neuesten Ladetechnologie, die Quick Charge 3.0 sowohl in den Eingangsanschlüssen (Micro-USB) als auch im Ausgangsanschluss (USB) sowie einen USB-Typ-C-Anschluss enthält , der als Eingang verwendet werden kann. oder Ausgabe (bidirektional). Darüber hinaus verfügt es über eine weitere USB-Steckdose mit iSmart Smart Charging .

Die Ladevorgänge (Standard und mit Quick Charge 3.0) werden im Folgenden beschrieben, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Power Bank zuvor vollständig entladen wurde, um diese Tests durchzuführen.

Power Bank Lastanalyse

Laden Sie mit Quick Charge 3.0

Um die Power Bank schnell aufzuladen, muss ein kompatibles QC3.0-USB-Ladegerät verwendet werden. In unserem Fall haben wir dieses RAVPower 30W QC3.0 Ladegerät verwendet, an das wir den grünen Anschluss anschließen, um den Ladevorgang zu starten.

Ravpower Schnellladegerät 3.0
Wir werden den grünen QC3.0-Schnellladeanschluss verwenden.

Quick Charge 3.0 Ladeprotokoll

Im Gegensatz zu normalen Ladevorgängen (bei 5 V), bei denen in den USB-Anschlüssen die D + – und D- -Datenleitungen nicht erforderlich sind, werden sie in den Ladevorgängen mit QC3.0 zur Steuerung der Spannungen des USB-Anschlusses verwendet.

Durch die Verwendung von Datenleitungen kommunizieren das Ladegerät und die Power Bank daher, um die geeignete Ladespannung im USB-Anschluss herzustellen. Diese Spannung wird durch die Power Bank, ihre Temperatur, ihren Ladezustand usw. bedingt.

Die verschiedenen im QC 3.0-Ladeprotokoll verfügbaren Spannungspegel sind nachstehend aufgeführt :

Quick Charge 3.0 Spannungsprotokolle
Quick Charge 3.0 Spannungsprotokolle

Wie aus der Tabelle hervorgeht, gibt es bis zu 3 Spannungspegel: 5 V (Standard), 9 V und 12 V sowie einen „kontinuierlichen“ Modus, in dem die Power Bank die Ladespannung in Intervallen von 200 mV festlegen kann.

Nachdem die USB-Spannung hergestellt wurde, beginnt sie, unsere Power Bank aufzuladen:

Grafischer Prozess der Schnelllade-Powerbank
Grafischer QC3.0-Schnellladevorgang in der RAVPower Power Bank

Die obige Grafik zeigt den Ladevorgang für den 20100 mAh RAVPower. Es ist zu sehen, wie die Power Bank zu Beginn des Ladevorgangs die USB-Spannung um 7,2 V und einen USB-Strom von ca. 2,4 A herstellt.

Erwähnen Sie, dass für diese Arbeitsspannung (7,2 V) die Ladespezifikationen den Ausgangsstrom für Spannungen zwischen 6,5 V und 9 V auf maximal 2 A begrenzen .

In der letzten Ladephase steigt die USB-Spannung auf ca. 7,6V an. und der Strom beginnt allmählich zu fallen, wenn er sich 100% Last nähert.

5V Laden

Mit demselben Ladegerät, jedoch über den anderen Standard-USB-Ladeanschluss, wird die Power Bank (vor ihrer vollständigen Entladung) aufgeladen.

Ladevorgangsdiagramm bei 5 V von der Power Bank
Grafischer 5-V-Ladevorgang der RAVPower-Powerbank

Schlussfolgerungen und Vergleich der Ladevorgänge

Sobald die beiden möglichen Arten des Ladens auf der RAVPower Power Bank durchgeführt wurden, analysieren wir die erzielten Ergebnisse:

Schnellladung QC3.0 Standardladung 5V
Ladezeit 5h 38 min 11h 35 min
Theoretische Energiebank-Energie (Wh) 74,3 Wh 74,3 Wh
Gesamtenergiezufuhr (Wh) 81,5 Wh 85,5 Wh
Effizienz beim Laden der Power Bank 74,3 Wh / 81,5 Wh = 91,16% 74,3 Wh / 85,5 Wh = 86,9%
Momentane maximale Leistung (W) 17,63 W (max. 18 W QC3.0) 7,86 W.
Momentaner Maximalstrom (A) 2,45A 1,60A
Maximale erreichte Temperatur (ºC) 41ºC 42,4ºC

Effizienz

Erstens wird die Tatsache hervorgehoben, dass für eine Powerbank mit einer 74,3-Wh-Batterie mehr Energie bereitgestellt werden musste, als gespeichert werden kann. Warum ist das so?

Die Antwort ist einfach: Während des Ladevorgangs geht ein Teil der der Energiebank zugeführten Energie in Form von Wärme verloren (oder wird abgeführt) . Dies liegt an der Tatsache, dass die Power Bank intern über Schaltkreise verfügt, die verschiedene Aufgaben ausführen, vom Schutz der Power Bank vor Kurzschlüssen und Überspannungen bis hin zur Steuerung der Ladung der Lithiumbatterien im Inneren.

Je effizienter eine Power Bank ist, desto weniger Energie verliert sie in Form von Wärme. Dies spiegelt sich nicht nur im Verbrauch wider , sondern auch in der Temperatur , die die Power Bank während des Gebrauchs erreicht.

Dieser Wirkungsgrad hängt nicht nur von der Art der Last ab, sondern unterscheidet sich auch, wenn es sich um einen Entladevorgang handelt, da die zum Be- und Entladen verwendeten Schaltkreise nicht gleich sind.

Leistungsbank der elektronischen Schaltung

Aus diesem Grund wird angenommen, dass eine Power Bank mit diesen Kapazitäten ein Mobiltelefon mit einer Kapazität von 2500 mAh insgesamt 8-mal (8 × 2500 mAh = 20000 mAh) bei 100% Ladung aufladen kann.

Dies ist nicht ganz richtig, da während des Ladevorgangs ein Teil der in der Energiebank gespeicherten Energie sowohl in den internen Schaltkreisen als auch in denen des Mobiltelefons selbst und des Kabels als Wärme abgeführt wird vereint sie.

Darüber hinaus ist die Effizienz, die während des QC3.0-Ladevorgangs erzielt wird, höher als der normale Prozess , der nicht nur bei den Ladezeiten, sondern auch bei den Temperaturen geschätzt wird , obwohl die Abweichung nicht beträchtlich ist.

Im Allgemeinen ist die Power Bank mit dem QC3.0-Ladevorgang sehr effizient, sehr schnell und auch die erreichten Temperaturen sind durchaus akzeptabel.

Ladezeit

Zweitens werden die Ladezeiten für jeden Prozess hervorgehoben, wobei der Ladevorgang mit QC3.0 bis zu 2,05-mal schneller ist als bei einem normalen Ladevorgang. Dies ist bemerkenswert, wenn wir uns die über das Kabel gelieferten Leistungen ansehen. USB, wird beim Aufladen des QC3.0 2,24-mal höher.

Power Bank-Entladungsanalyse (Laden eines Geräts)

Als Nächstes führen wir die RAVPower Power Bank-Entladungstests durch, indem wir ein Gerät aufladen.

Wir werden das Laden des Geräts unter Verwendung der Schnellladung Quick Charge 3.0 als Standardladung bei 5 V untersuchen und die mit jeder Ladungsart erzielten Ergebnisse analysieren.

Intuitiv neigt man dazu zu glauben, dass eine Powerbank wie die 20.100-mAh-RAVPower ein 10.000-mAh-Gerät mindestens zweimal aufladen kann. Die unten gezeigten Tests zeigen jedoch, dass dies nicht ganz zutrifft, da während des Downloadvorgangs sowohl in der Power Bank selbst (RAVPower) als auch im empfangenden Gerät (Tqka) Strom verloren geht.

Mit Quick Charge 3.0 herunterladen

Mit Quick Charge 3.0 des Tqka- Geräts mit einem 37-Wh-Akku (10000 mAh x 3,7 V) wurde eine erste vollständige Aufladung durchgeführt . Anschließend wird dieses Gerät ein zweites Mal aufgeladen, um zu demonstrieren, dass es nicht zu 100% mit der verbleibenden Energie aufgeladen wird, die die RAVPower-Powerbank nach dem ersten Aufladen haben wird.

Grafischer Prozess der vollen Ladung im Gerät Tqka 10000mAh mit Quick Charge 3.0
Grafischer Prozess der vollen Ladung im Gerät Tqka 10000mAh mit Quick Charge 3.0

Wie aus den Ergebnissen in der Tabelle hervorgeht, musste die RAVPower-Powerbank insgesamt 51,32 Wh liefern , um unser Tqka-Gerät zu 100% mit Quick Charge 3.0 aufzuladen .

Wie wir sehen können, wird mehr Energie geliefert als das Gerät benötigt (51,32 Wh-37 Wh). Diese „überschüssige“ Energie von 14,32 Wh entspricht dem Energieverlust während des Entladungsprozesses der Energiebank .

Nach der ersten vollständigen Ladung des Tqka- Geräts führen wir eine zweite Ladung mit der verbleibenden Energie der Energiebank durch.

1. Laden des Geräts 2. Laden des Geräts
Ladezeit 4h 15min 0h 55,33min
Theoretische Energiebank-Energie (Wh) 74,3Wh 23Wh
Theoretische Geräteenergie (Wh) 37Wh 37Wh
Gesamtenergiezufuhr (Wh) 51.32Wh 5.09Wh
Effizienz des Entladevorgangs 37 Wh / 51,32 Wh = 72,09%
Effizienz der Powerbank-Entladung (51,32 + 5,09) Wh / 74,3 Wh = 75,92%
Momentane maximale Leistung (W) 14,37 W (max. 18 W QC3.0) 5,25 W.
Momentaner Maximalstrom (A) 1,7A 1.13A
% Last ausgeführt 100% 9,92%

Andererseits ist bei der zweiten Ladung des Tqka- Geräts zu sehen, dass 100% der Ladung NICHT wie geplant erreicht werden. Das Gerät wird nur zu 9,92% aufgeladen, bevor der Akku der Power Bank leer ist. Die zugeführte Leistung beträgt 5,09 Wh.

Die RAVPower 20.100-mAh-Powerbank kann das 10.000-mAh-Tqka-Gerät ungefähr 1,1-mal schnell aufladen. *

Diese Anzahl der Ladevorgänge kann abhängig vom angeschlossenen 10.000-mAh-Gerät und der Effizienz beim Aufladen variieren. Es wird jedoch bestätigt, dass wir mit einer 20.100-mAh-Powerbank ein 10.000-mAh-Gerät nicht 2 Mal aufladen. .

5V Entladung

Als nächstes wiederholen wir den oben beschriebenen Vorgang, laden jedoch das Tqka-Gerät mit dem Standard-USB-Anschluss bei 5 V auf :

Grafischer Prozess der vollen Ladung im Gerät Tqka 10000mAh bei 5V
Grafischer Prozess der vollen Ladung im Gerät Tqka 10000mAh bei 5V

Nach dem ersten Aufladen stellen wir in der Tabelle fest, dass die Power Bank für eine vollständige Aufladung des Geräts viel mehr Zeit benötigt hat als mit Quick Charge 3.0, der Ladevorgang jedoch auch effizienter war (geringere Verluste).

Dies bedeutet auch, dass das Gerät beim zweiten Aufladen mehr (15,43%) aufladen konnte, bevor der Akku der Power Bank leer ist.

1. Laden des Geräts 2. Laden des Geräts
Ladezeit 7h 48min 0h 59min
Theoretische Energiebank-Energie (Wh) 74,3Wh 28,85Wh
Theoretische Geräteenergie (Wh) 37Wh 37Wh
Gesamtenergiezufuhr (Wh) 47.45Wh 7.32Wh
Effizienz des Entladevorgangs 37 Wh / 47,45 Wh = 77,97%
Momentane maximale Leistung (W) 7,94 W. 7,13 W.
Momentaner Maximalstrom (A) 1,65A 1,52A
% Last ausgeführt 100% 15,43%

Die RAVPower 20.100-mAh-Powerbank lädt das Tqka 10.000-mAh-Gerät ungefähr 1,15-mal mit Standardladung auf. *

Ebenso variiert die Anzahl der Ladungen je nach angeschlossenem Gerät. Es wird auch bestätigt, dass wir mit der Standard-5-V-Ladung ein Gerät öfter aufladen als mit der Schnellladung.

Schlussfolgerungen und Vergleich der Download-Prozesse

Sobald die Ladung mit Schnellladung und 5-V-Ladung analysiert wurde, werden wir die Ergebnisse vergleichen, die bei einer vollständigen Ladung des Geräts erzielt wurden :

Laden des Geräts mit QC3.0 Gerät wird mit 5V aufgeladen
Ladezeit 4h 15min 7h 48min
Theoretische Energiebank-Energie (Wh) 74,3Wh 23Wh
Theoretische Geräteenergie (Wh) 37Wh 37Wh
Gesamtenergiezufuhr (Wh) 51.32Wh 47.45Wh
Effizienz des Entladevorgangs 37 Wh / 51,32 Wh = 72,09% 37 Wh / 47,45 Wh = 77,97%
Momentane maximale Leistung (W) 14,37 W (max. 18 W QC3.0) 7,94 W.
Momentaner Maximalstrom (A) 1,7A 1,65A
% Last ausgeführt 100% 100%

Als Schlussfolgerung aus den Ergebnissen der mehreren durchgeführten Tests ist es gerechtfertigt, dass die normale Ladung 5,88% effizienter ist als die QC 3.0-Schnellladung , was sich in einem höheren Ladungsprozentsatz (bis zu 5,52% mehr) niederschlägt ) auf eine zweite Ladung des Gerätes.

Wie erwartet sind die Ladezeiten im normalen Download-Prozess jedoch erheblich länger, wobei das Schnellladen 1,83-mal schneller ist als das normale Laden.

Kurz gesagt, wir können diese Analyse zusammenfassen in:

Die Verwendung einer Power Bank mit Schnellladung zum Aufladen eines Geräts bedeutet ein Aufladen in kürzerer Zeit , jedoch auf Kosten weniger Ladungen in der Power Bank aufgrund einer größeren Anzahl von Verlusten während des Ladevorgangs des Geräts als beim Laden. Standard bei 5V .

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